Lezione n.1 –FisicaITI «Torricelli» –S.Agata M.llo (ME)

Prof. Carmelo Peri

• Si definisce grandezza fisica una qualunque proprietà di un corpo o caratteristica di un fenomeno che può essere misurata.

• Misurare significa confrontare la grandezza con l’unità di misura scelta cioè vedere quante volte tale unità di misura è contenuta nella grandezza da misurare.

• L’unità di misura è una grandezza che si assume per riferimento e a cui, pertanto, si attribuisce un valore pari a 1;

• Questa grandezza per essere assunta ad unità di misura deve essere scelta in modo inequivocabile;

• L’unità di misura deve essere individuata attraverso un campione che possa considerarsi immutabile nel tempo e riproducibile.

L’insieme delle unità di misura con cui vengono definite le varie grandezze fisiche prende il nome di sistema di unità di misura;

Esistono vari sistemi di unità di misura derivanti da consuetudini locali ma la comunità scientifica, alla conferenza internazionale dei pesi e delle misure, nel 1960 ha deciso di dotarsi di un sistema di misura universale che prende il nome di SISTEMA INTERNAZIONALE (S.I.).

Il sistema internazionale comprende 7 grandezze fondamentali, stabilisce le loro unità di misura e quelle di tutte le grandezze derivate.

I campioni delle unità di misura di queste grandezze fisiche sono conservati nel museo internazionale dei pesi e delle misure costruito a Sevres (una località vicino Parigi.

Si definiscono grandezze fisiche fondamentali quelle grandezze fisiche che sono indipendenti da altre grandezze e che possono misurarsi confrontandole con l’unità di misura;

Mentre si definiscono grandezze fisiche derivate quelle che si ottengono (tramite apposite leggi) da relazioni che contengono altre grandezze fisiche.

Grandezza

Unità di misura

Simbolo

Definizione

Lunghezza metro m Il metro è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo di 1/299 792 458 (un trecentomilionesimo) di secondo.

Massa chilogrammo

Kg Il kilogrammo è la massa del prototipo internazionale conservato al museo dei pesi e delle misure (Sevres, Francia).

Tempo secondo s Il secondo è il tempo che occorre perché si realizzino 9.192.631.770 (circa 9 miliardi e duecento milioni) periodi di oscillazioni dell’atomo di Cesio 133

Temperatura

Kelvin K Il kelvin è la frazione 1/273.16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua.

IntensitàLuminosa

Candela cd La candela è l'intensità luminosa, in un'assegnata direzione, di una sorgente che emette una radiazione monocromatica di frequenza 540x1012 Hz e la cui intensità energetica in tale direzione è 1/683 W/sr.

Intensità diCorrenteElettrica

Ampere AL' ampere è la corrente che, se mantenuta in due conduttori paralleli indefinitamente lunghi e di sezione trascurabile posti a distanza di un metro nel vuoto, determina tra questi due conduttori una forza uguale a 2x10-7 newton per metro di lunghezza.

Quantità disostanza

Mole mol La mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0.012 kg di Carbonio 12.

Spesso è consuetudine utilizzare al posto dell’unità di misura i suoi multipli e sottomultipli a seconda della scala della grandezza da misurare.

I multipli e i sottomultipli si indicano aggiungendo un prefisso all’unità di misura;

I multipli si ottengono moltiplicando l’unità di misura per una potenza a base 10 con esponente positivo

I multipli si ottengono moltiplicando l’unità di misura per una potenza a base 10 con esponente negativo

Ad es.: una lunghezza pari a l=10.000 m (diecimila metri) può più agevolmente essere indicata con 10 Km (dieci chilometri)

infatti 10.000 m = 10 · 103 m = 10 Km

Prefisso Moltiplicatore

Simbolo

tera 1012 T

giga 109 G

mega 106 Mkilo 103 k

etto 102 h

deca 101 da

Unità di misuradeci 10-1 d

centi 10-2 c

milli 10-3 mmicro 10-6 µ

nano 10-9 n

pico 10-12 p

femto 10-15 fatto 10-18 a

Definizione della lunghezza: La lunghezza è la grandezza che misura la distanza geometrica tra due punti.

N.b.: La lunghezza, la larghezza e l’altezza di un solido sono esempi di lunghezza;

L’unità di misura della lunghezza: Nel S.I. l’unità di misura della lunghezza è il metro, (simbolo [m] );

Il campione del metro: Il campione del metro è una sbarra di platino-iridio conservato nel museo dei pesi e delle misure di sevres;

N.b.: il platino-iridio è una lega metallica che ha la proprietà di rimanere inalterata (entro certi limiti) con il passare del tempo e con il variare della temperatura.

La definizione del metro: Il metro è la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo di 1/299 792 458 (circa un trecentomilionesimo) di secondo.

N.b.: oltre a conservare in modo opportuno il campione è necessario fornire una definizione dello stesso al fine di poter replicare il campione qualora lo stesso subisca alterazioni o nel caso peggiore venisse smarrito.

I Multipli e i sottomultipli del metro: sono quelli derivanti dalla tabella precedentemente indicata

Lo strumento di misura della lunghezza è il metro.

Definizione della massa: la massa è la quantità di materia contenuta in un corpo;

L’unità di misura della massa: Nel S.I. l’unità di misura della massa è il chilogrammo, (simbolo [Kg] );

Il campione del chilogrammo: Il campione del metro è un cilindro di platino-iridio conservato nel museo dei pesi e delle misure di sevres;

La definizione del chilogrammo : Il kilogrammo è la massa del prototipo internazionale conservato al museo dei pesi e delle misure (Sevres, Francia).

I Multipli e i sottomultipli del chilogrammo: dal momento che nel nome dell’unità di misura è presente il prefisso chilo si utilizzeranno i prefissi indicati nella tabella precedentemente indicata applicati al grammo [g]. Inoltre è uso comune usare anche come multipli il quintale pari a 102 Kg, la tonnellata pari a 103 Kg

Lo strumento di misura della massa è la bilancia a braccia uguali.

Definizione del tempo: il tempo è la grandezza che misura la durata di un fenomeno

L’unità di misura del tempo: Nel S.I. l’unità di misura del tempo è il secondo, (simbolo [s] );

Il campione del secondo: è insito nella definizione

La definizione del secondo: Il secondo è il tempo che occorre perché si realizzino 9.192.631.770 (circa 9 miliardi e duecento milioni) periodi di oscillazioni dell’atomo di Cesio 133

Multipli: min=60s , h=60 min = 3.600 s , giorno=24 h = 86.400 s

Sottomultipli: decimo di secondo = 10-1 s – centesimo di secondo = 10-

2 s - millesimo di secondo = 10-3 s

Lo strumento di misura del tempo è il cronometro

Grandezza Unità di misura

simbolo

definizione

Area(misura l’estensione di una superficie)

Metro quadrato m2 m · m

Volume(misura dello spazio occupato da un corpo)

Metro cubo m3 m · m · m

Densità(il rapporto tra massa e volume)

Chilogrammo al metro cubo

Kg / m3 Kg / m3

Velocità(il rapporto tra spostamento e il tempo impiegato a percorrerlo)

Metro al secondo

m / sec m / sec

Forza(una qualunque azione che tende a modificare lo stato di quiete o di moto di un corpo)

Newton N Kg · m / sec 2

Pressione(Ia forza agente per unità di superficie)

Pascal Pa N / m2

Energia(la Capacità di una forza di compiere lavoro)

Joule J N · m

Definizione dell’area: l’area esprime la misura dell’estensione di una superficie

L’unità di misura dell’area: Nel S.I. l’unità di misura dell’area è il metro al quadrato, (simbolo [m2] );

La definizione del metro quadrato: Il metro al quadrato è la misura della superficie di un quadrato avente il lato pari ad un metro.

I Multipli e i sottomultipli del metro: sono quelli derivanti dalla tabella precedentemente indicata

Misura dell’area di una superficie: se la superficie da misurare è regolare la misura viene effettuata indirettamente misurando le grandezze caratteristiche geometriche della figura; se la superficie è irregolare è possibile misurare l’area in modo diretto sovrapponendo alla figura un opportuno foglio trasparente in cui sono impresse, in modo opportuno, le unità di misura.

A volte è necessario ricondurre la misura fornita sotto forma di multiplo o sottomultiplo all’unita di misura. A tal scopo si sottopone il seguente metodo:

Supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato corrisponde la misura di A=56 Km2

Si sostituisce al posto della K nella formula il valore corrispondente indicato nella tabella cioè k=103 , si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e quindi si ottiene:

A= 56 · (103 m)2 = 56 · 106 m2 = 56.000.000 m2

Oppure, supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato corrisponde la misura di A=236 cm2

Si sostituisce al posto della «c» nella formula il valore corrispondente indicato nella tabella cioè c=10-2 , si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e quindi si ottiene:

A= 236 · (10-2 m)2 = 236 · 10-4 m2 = 236 / 104 m2 = = 0,0236 m2

Definizione di volume: il volume esprime la misura dello spazio occupato da un corpo;

L’unità di misura del volume: Nel S.I. l’unità di misura dell’area è il metro cubo, (simbolo [m3] );

La definizione del metro cubo: Il metro cubo è la misura dello spazio occupato da un cubo avente il lato pari ad un metro.

I Multipli e i sottomultipli del metro cubo: sono quelli derivanti dalla tabella precedentemente indicata

Misura del volume di un corpo solido: è possibile misurare il volume in modo indiretto: utilizzando formule geometriche se il solido è regolare, oppure misurando la variazione di volume immergendo il solido da misurare in un liquido;

Misura del volume di una sostanza allo stato liquido o aeriforme: si misura il volume del recipiente che la contiene;

A volte è necessario ricondurre la misura fornita sotto forma di multiplo o sottomultiplo all’unita di misura. A tal scopo si propone lo stesso metodo utilizzato per l’equivalenza di aree:

Supponiamo che si voglia sapere a quanti metri cubi corrisponde la misura di A=245 Km3

Si sostituisce al posto della K nella formula il valore corrispondente indicato nella tabella cioè k=103 , si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e quindi si ottiene:

A= 245 · (103 m)3 = 245 · 109 m3 = 245.000.000.000 m2

Oppure, supponiamo che si voglia sapere a quanti metri al quadrato corrisponde la misura di A=236 cm3

Si sostituisce al posto della «c» nella formula il valore corrispondente indicato nella tabella cioè c=10-2 , si inserisce la moltiplicazione al posto degli spazi e quindi si ottiene:

A= 236 · (10-2 m)3 = 236 · 10-6 m3 = 236 / 106 m2 = = 0,000236 m2